전해가공(ECM), 전해연삭(ECG), 전해호닝, 전해연마(EP)

기계공작법 CH6. 특수가공

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전해가공(ECM, Electorchemical machining)

전기 도금의 역과정으로 공작물을 양극, 공구를 음극으로 하고 공작물과 공구의 틈에 전해질을 채워 빠른 속도로 유동시켜 전기 화학적 작용으로 분해시킨 공작물의 미소 돌기 부분을  공구에 도금되기 전에 공작물 표면으로부터 제거하는 방법이다. 

 

공구: 보통 동, 황동, 청동, 구리, 스테인리스강 등

전해액: 염화나트륨(식염수), 질산나트륨과 같은 전도성이 높은 무기염 용액

 

특징

버가 없는 깨끗한 표면으로 가공할 수 있다.

공작물에 열손상을 주지 않는다.

공구에 의한 하중이 없어 얇고 유연한 공작물이라도 변형이 없다.

복잡한 형상도 가공이 가능하다.

음극에서 수소만 생성되어 공구의 마모가 거의 없다. 

경도가 크고 인성이 큰 재료에도 적용이 가능하다. 

(EDM보다 느리다?)

 

사용

고강도 재료에 복잡한 공동부를 만들 때(항공우주산업에서 터빈 블레이드, 제트엔진 부품, 노즐 등을 대량으로 가공 시/ 자동차 부품-엔진, 주물, 기어등/ 의료산업계)

 

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전해연삭(ECG, Electrochemical Grinding)

전해 작용과 기계의 연삭 작업을 결합한 가공방법으로 연삭숫돌의 연삭 입자는 공작물과 접촉하여 절연재 역할과 전해된 부산물을 기계적으로 제거하는 역할 두 가지를 한다. 이때 공작물은 양극, 숫돌은 음극이며 기계 연삭 작용에 의한 제거율은 전체 제거율의 5% 미만이다.

 

전해액: 질산나트륨

 

특징: 

연삭 작용에 의한 재료 제거가 작으므로 숫돌의 마모량이 작고 열 발생도 작다.

따라서 초경합금과 같은 경질 재료, 열에 민감한 재료 가공에 적합하며 연질 재료의 경우 떨림이 발생하지 않는다.

가공 능률과 표면 거칠기는 전류 밀도에 따라 변화한다.

 

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전해호닝(Electrochemical Honing)

미세 연마 입자의 작용과 전해 가공을 결합한 가공방법으로 전도성 숫돌을 사용하는 방법과 비전도성 숫돌을 사용하는 방법으로 나뉜다.

전도성 숫돌은 숫돌 결합제에 금속이나 탄소 분말을 포함시켜 전도를 띄게 한다 숫돌은 음극 가공물은 양극으로 두 전극 사이에 전해액을 주입하여 호닝하면서 전해하는 방식이다.

비전도성 숫돌을 사용하는 방법은 숫돌을 지지하는 공구체를 음극으로 하고 공작물을 양극으로 한다. 호닝 본체나 가공물 사이에 전해액을 주입시켜 전해하는 방식이다. 앞선 방법에 비해 많은 전류나 다량의 전해액을 흐르게 하는데 적합하며 숫돌이 회로를 short 시키지 않는다. 

 

특징:

기존 호닝보다 최대 5배 빠른 공정 속도를 가진다.

공구 수명이 최대 10배가량 길어진다.

 

사용:

실린더 내면 마무리 작업

 

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전해연마(EP, Electrolytic Polishing)

전해액 속에 공작물은 양극, 전기저항이 적은 cu나 zn과 같은 대상물은 음극으로 하여 금속표면의 미소 돌기 부분을 용해하는 전기화학적 방법. (Plate에 가까운 Edge부터 연마가 진행된다.)

 

특징

알루미늄, 구리 계열은 비교적 쉽게 가공할 수 있다.

가공 표면의 변질칭이 없고 가공면 방향성이 없다.

복잡한 형상도 가공이 가능하다.

내식성, 내마멸성이 좋다.

광택이 매우 우수하다.

잔류 응력이 거의 없다.

철과 강은 다른 금속에 비해 전해연마가 어렵고 주철은 가공이 불가능하다.

연마량이 적이 깊은 홈은 제거할 수 없다.

 

사용

주사침 구멍과 같은 의료기기, 드릴의 홈, 시계의 기어 등을 연마할 때 

 

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전해 연마는 전해액 속에 공작물을 양극으로 하고 전기 저항이 적은 Cu나 Zn을 음극으로 하여 설치한 뒤 전기를 흘려보내 공작물 표면의 미소돌기를 용해하여 가공하는 방법이다.

장점으로는 첫째, 광택이 매우 우수하며 내식성, 내마멸성이 좋아 부동태를 형성한다.

비흡착, 세정성이 향상되며 잔류응력이 거의 없다.

복잡한 형상도 연마가 가능하고 가공표면의 변질층이 없다는 점이 있다.

단점으로는 연마량이 적어 깊은 홈을 제거하지 못하며 모서리 부분도 둥글게 연마된다.

불순물이 많은 경우 가공물의 광택이 형성되지 않는다는 점이 있다.